安全監(jiān)測系統(tǒng)升級改造

李修法

摘要：安全監(jiān)測系統(tǒng)中監(jiān)測分站供應(yīng)傳感器距離短，不能為傳感器提供足夠的電量，監(jiān)測數(shù)據(jù)誤差較大，無法滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。為了實(shí)現(xiàn)長距離供電，解決監(jiān)測信號不穩(wěn)定，保證足夠能量，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際，對監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。本文介紹KJ70N型監(jiān)控分站工作原理和功能、KDW17型電源原理及監(jiān)測系統(tǒng)改造方法。

關(guān)鍵詞：安全監(jiān)測;數(shù)據(jù)采集;升級改造

中圖分類號：TN99 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

安全監(jiān)測系統(tǒng)是運(yùn)用通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過傳感器采集數(shù)據(jù)，對環(huán)境安全、生產(chǎn)過程和生產(chǎn)工藝控制進(jìn)行集中、自動(dòng)和連續(xù)的監(jiān)測。目前，國內(nèi)煤礦監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用較多的是KJ70N-J型監(jiān)控分站，KJ70N-J型監(jiān)控分站（以下簡稱分站）是安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成部分之一，它以微處理器為核心進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集和控制裝置，但該型安全監(jiān)測系統(tǒng)中的分站供應(yīng)傳感器距離有限，無法為傳感器提供足夠的電量，且監(jiān)測數(shù)據(jù)誤差較大，無法滿足現(xiàn)場需要。為了實(shí)現(xiàn)長距離供電，解決監(jiān)測信號不穩(wěn)定的問題，對監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了升級改造。

1 KJ70N-J型監(jiān)控分站

1.1 工作原理

分站上電的瞬間，讀取用戶設(shè)置的地址、工作方式或開出電平設(shè)置。分站正常工作時(shí)，按照上位計(jì)算機(jī)的配置檢測輸入口的數(shù)據(jù)大小或設(shè)備狀態(tài)并上傳，并根據(jù)1輸入口數(shù)據(jù)的大小或設(shè)備狀態(tài)及時(shí)切斷/打開電源開關(guān)。可掛接多臺傳感器，模擬量和開關(guān)量設(shè)備可任意接入[1-3]。

1.2 基本功能

KJ70N-F型監(jiān)控分站具有與傳輸接口雙向通信及工作狀態(tài)指標(biāo)功能，可對模擬量、開關(guān)量、累計(jì)量進(jìn)行采集，具有指示、控制、顯示、聲光報(bào)警、自診斷和故障指示功能，能實(shí)現(xiàn)斷電/復(fù)位電控制、甲烷風(fēng)電閉鎖和掉電保護(hù)，可外接電源。

1.3 使用方法

分站地址設(shè)置：根據(jù)線路板上編號SW1撥動(dòng)開關(guān)設(shè)置，如圖1中的第1～6位撥動(dòng)開關(guān)用于設(shè)置分站地址號（第7位、第8位用于設(shè)置分站工作方式和輸出口電平常態(tài)），設(shè)定地址采用6位二進(jìn)制編碼，每一位撥向“ON”表示“0”，反之為“1”。撥動(dòng)開關(guān)的第1～6位分別代表“1，2，4，8，16，32”。主機(jī)實(shí)時(shí)讀取SW1的地址，地址設(shè)置完后不需重新上電。如需撥地址為6#分站時(shí)，只需把第2位和第3位開關(guān)撥至“ON”相反（即向下）的位置。

主機(jī)電源可由3組電源供電，在使用過程中若電源容量允許時(shí)，可將主機(jī)板上相應(yīng)接線端子的正負(fù)極進(jìn)行短接，具體接線如圖2所示。

主通信線接入：將連接KJ70N-J傳輸接口的兩根通信線分別接入主機(jī)線路板的“TX+”和“TX-”，具體接線如圖2所示。

工作方式設(shè)置：第7位開關(guān)向下，此時(shí)的第8位開關(guān)用于選擇輸出口的電平常態(tài)，當(dāng)?shù)?位開關(guān)向上時(shí)，輸出口正常的電平為低電平（常開），當(dāng)分站發(fā)出斷電控制時(shí)的電平為高電平;當(dāng)?shù)?位開關(guān)向下時(shí)，輸出口正常的電平為高電平（常閉），當(dāng)分站發(fā)出斷電控制時(shí)的電平為低電平。

開關(guān)量傳感器接線：電流輸出的傳感器接入（以接線端“X7”為例）如圖3所示。

兩線制無電位觸點(diǎn)接入（以接線端“X8”為例）如圖4所示。

模擬量傳感器接入（以接線端“X1”為例）：傳感器輸出信號200～1000 Hz正、負(fù)端分別接入“IN1+”和“IN1-”如圖5所示;輸出口接線（以接線端“X31”為例）如圖6所示。

主機(jī)的6個(gè)輸出口，與KDG2.5/127型斷電器、KXH18型聲光報(bào)警器及KDW0.7/18-J電源繼電器箱相接，可實(shí)現(xiàn)斷電閉鎖/復(fù)電解鎖或報(bào)警功能。

2 KDW17電源

KDW17型電源是一種允許在瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中使用的通用型隔爆兼本質(zhì)安全型不間斷電源，用于為設(shè)備提供電源，具有2組繼電器控制隔離輸出回路，可用于斷電控制[4]。

2.1 工作原理

電壓經(jīng)由變壓器降壓經(jīng)隔離式AD/DC轉(zhuǎn)換輸出穩(wěn)定的直流電壓，此電壓經(jīng)充電電路對備用蓄電池充電，儲存電能。同時(shí)，經(jīng)穩(wěn)壓環(huán)節(jié)得到穩(wěn)定的電壓輸出。為滿足本安性能要求，采用雙重過流過壓保護(hù)。

2.2 內(nèi)部布置

電源內(nèi)部示意，如圖7所示。

2.3 接線

在前級電源斷開后，參考圖8接線。本電源設(shè)有供電信號輸出，可供系統(tǒng)識別是交流供電或是電池供電，接線端子JX103輸出相應(yīng)信號，用戶可通過撥動(dòng)充電控制板上SW103開關(guān)選擇輸出信號。當(dāng)開關(guān)撥向左時(shí)，交流供電為低電平;當(dāng)開關(guān)撥向右時(shí)，交流供電為高電平。

3 監(jiān)測系統(tǒng)的升級改造

3.1 電纜選用

監(jiān)控分站到傳感器延長線采用MHYVR通信電纜，截面積不小于1.5 mm2。監(jiān)控分站到斷電器采用MHYVR通信電纜，截面積不小于1.5 mm2;監(jiān)控分站到聲光報(bào)警器采用MHYVR通信電纜，截面積不小于1.5 mm2;數(shù)據(jù)傳輸接口到監(jiān)控分站采用MHY32通信電纜，截面積不小于1.5 mm2。采用采集模塊降低成本，采用純粹屏蔽電纜傳輸，并設(shè)計(jì)接線盒進(jìn)行線纜的連接，減少外界對信號的干擾。

3.2 擴(kuò)大監(jiān)控容量

分站能接入傳感器數(shù)量增大為16路，并且不區(qū)分模擬量和開關(guān)量;擴(kuò)大分站接入執(zhí)行器路數(shù)。通過擴(kuò)大監(jiān)控容量減少分站使用數(shù)量，確保數(shù)據(jù)信息采集和通信同步，對環(huán)境安全、生產(chǎn)過程和生產(chǎn)工藝控制進(jìn)行集中、自動(dòng)和連續(xù)的監(jiān)測，減少監(jiān)測數(shù)據(jù)偏差;增強(qiáng)自動(dòng)識別斷電/復(fù)位性能，動(dòng)作及時(shí)準(zhǔn)確，減少延誤，提高監(jiān)測準(zhǔn)確性。

3.3 電源選用

采用KDW17型電源為設(shè)備提供電源，同時(shí)具有2組繼電器控制隔離輸出回路，可用于斷電控制，從KDW17電源中另接一路插板，使之能提供18 V直流電源，再引入分站中長距離傳感器插槽的電源接入口，專門用于加強(qiáng)長距離傳感器的電量供應(yīng)，為傳感器提供足夠的電量，保證傳感器能夠正常工作，電網(wǎng)停電后可對主要監(jiān)控量繼續(xù)監(jiān)控[5]。

3.4 施工要求

在接線焊接時(shí)，應(yīng)使用≤35 W的內(nèi)熱式電烙鐵，且只能用松香焊錫絲及松香助焊劑，嚴(yán)禁使用焊錫膏助焊劑。在焊接傳感器信號線和信號電纜時(shí)，應(yīng)將與主機(jī)相連接的插頭拔下，且電烙鐵外殼必須接地。所有傳感器信號線的屏蔽層及主機(jī)外殼不能直接接地，只能通過主機(jī)的接地點(diǎn)接地，減少外界干擾。

4 總結(jié)

通過對監(jiān)測系統(tǒng)升級改造后，具有運(yùn)行準(zhǔn)確、抗干擾能力強(qiáng)、無溫飄和時(shí)飄，消除安全隱患，確保了安全，經(jīng)過現(xiàn)場使用后證明，升級后的監(jiān)控系統(tǒng)是一種簡單、實(shí)用、性能可靠的產(chǎn)品。此種改進(jìn)的成功，使分站能為長距離傳感器提供足夠的電量，保證了監(jiān)測信號穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)需要，提高設(shè)備的可靠性和運(yùn)行質(zhì)量，減少事故，確保安全，最終提高了經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)省了材料成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 張玉鳳.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].辦公自動(dòng)化，2017，25（12）：27-29.

[2] 魏海濤.某水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].小水電，2020（3）：32-35.

[3] 杰德爾別克·馬迪尼葉提，牛志偉，李培聰，等.基于BIM技術(shù)與B/S架構(gòu)的大壩安全可視化監(jiān)測系統(tǒng)[J].排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2013，38（6）：583-588.

[4] 王聰輝.基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].當(dāng)代化工研究，2020（10）：33-34.

[5] 呂品.石油化工企業(yè)環(huán)境安全應(yīng)急監(jiān)控和預(yù)警管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].石油化工自動(dòng)化，2019，56（3）：56-59.